JP2011136102A - 放射線撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】散乱X線を吸収する吸収箔の配置方向が検出素子の行方向に対して平行であり、かつX線を吸収箔が吸収することによる吸収箔のフラットパネル型X線検出器(FPD)3への吸収箔の陰影において、互いに隣接する陰影間の間隔が、X線画像を構成する各々の画素の間隔よりも大きくなるようにエアグリッドを構成している。撮像データ取得部51や透過率平滑化部56やグリッドデータ取得部41や陰影なし画素算出部43や影総量算出部44や透過率補正部57やX線画像取得部58などを備えることで、実際の被検体のX線撮像時における陰影のプロファイルである補正された撮像データ(X線の透過率)を使用して、陰影除去を精度よく行うことができる。
【選択図】図5
Description
上記(1)式中の右辺の分子部分である(画素の面積−陰影の面積)は、陰影がない部分の面積である。
このように、上記(1)式でX線の透過率を求めた後に、そのX線の透過率を用いるとともに、撮影時の画素値を用いて、上記(2)式から陰影除去後の画素値を求めることで、陰影を取り除くことができる。
すなわち、この発明に係る放射線撮像装置は、放射線画像を得る放射線撮像装置であって、散乱放射線を除去する散乱放射線除去手段と、放射線を検出する複数の検出素子が行列状に構成された放射線検出手段とを備え、前記散乱放射線を吸収する吸収層の配置方向が前記検出素子の行方向、列方向の少なくとも1つの方向に対して平行であり、かつ放射線を前記吸収層が吸収することによる吸収層の前記放射線検出手段への前記吸収層の陰影において、互いに隣接する陰影間の間隔が、前記放射線画像を構成する各々の画素の間隔よりも大きくなるように前記散乱放射線除去手段を構成し、前記装置は、被検体および前記散乱放射線除去手段のある状態での撮像データを取得する第1撮像データ取得手段と、その第1撮像データ取得手段で取得された撮像データを前記吸収層の延在方向に沿って平滑化する撮像データ平滑化手段と、被検体がなく前記散乱放射線除去手段のある状態でのグリッドデータを取得するグリッドデータ取得手段と、そのグリッドデータ取得手段で取得されたグリッドデータにおける前記陰影に基づいて、陰影がない画素を求める陰影なし画素算出手段と、その陰影なし画素算出手段で求められた陰影がない画素位置に基づいて、1つの前記吸収層当たりの影の総量を求める影総量算出手段と、その影総量算出手段で求められた1つの吸収層当たりの影の総量から、前記撮像データ平滑化手段で平滑化された前記撮像データを前記影の総量に基づいて補正する撮像データ補正手段と、その撮像データ補正手段で補正された撮像データ、および前記第1撮像データ取得手段で取得された前記撮像データに基づいて、陰影除去後のデータを求め、その除去後のデータを最終的な撮像データとして取得する第2撮像データ取得手段とを備えることを特徴とするものである。
すなわち、第1撮像データ取得手段で取得された撮像データのうち散乱放射線除去手段で除去しきれなかった散乱放射線成分を演算により除去処理する散乱成分除去処理手段を備え、第2撮像データ取得手段は、散乱成分除去処理手段で散乱放射線成分が除去された撮像データに基づいて、最終的な撮像データとして取得する。
図1は、実施例に係るX線撮像装置のブロック図であり、図2は、フラットパネル型X線検出器(FPD)の検出面の模式図であり、図3は、実施例に係るエアグリッドの概略図であり、図4(a)は、X線管を併記したエアグリッドおよびFPDの全体概略を示す斜視図であり、図4(b)は、エアグリッドの周辺の拡大図であり、図4(c)は、図4(b)のAからの矢視断面図である。また、本実施例では、放射線としてX線を例に採って説明する。
被検体がなくエアグリッド6(図1、図3および図4を参照)のある状態でX線撮像を行う。具体的には、被検体がなくエアグリッド6のある状態でX線管2(図1を参照)からX線をグリッド6およびFPD3(図1〜図4を参照)に向けて照射して、エアグリッド6を透過したX線をFPD3の検出素子d(図2を参照)は電気信号に変換して読み出して、電気信号に応じた画素値に変換する。そして、検出素子dの位置にそれぞれ対応した画素に割り当てられた各画素値を並べたX線画像を出力して、図5に示すように、グリッドデータ取得部41に送り込む。グリッドデータ取得部41は、被検体がなくエアグリッド6のある状態で出力されたX線画像をグリッドデータとして取得する。なお、SIDが可変の場合には、所定間隔(例えば20mm)ごとにX線管2またはFPD3を移動させることで各々のSIDごとのグリッドデータを取得する。グリッドデータ取得部41で取得されたグリッドデータをピーク位置算出部42に送り込む。
グリッドデータ取得部41で取得されたグリッドデータにおける陰影32に基づいて、陰影32によるピーク位置をピーク位置算出部42は求める。具体的には、図4および図7でも述べたように、図8に示すように、陰影32が現れる画素31ではX線量が少なくなる。その少なくなるピーク位置を見つける。図8中ではピーク位置に三角形を付記する。ピーク位置算出部42で求められたピーク位置を陰影なし画素算出部43や影総量算出部44に送り込む。
ピーク位置算出部42で求められたピーク位置において、互いに隣接する2つのピーク位置間の中間に位置する画素31を、陰影32がない画素(陰影なし画素)として陰影なし画素算出部43は求める。具体的には、図8に示すように、2つのピーク位置から最も離れた箇所(画素)では、陰影32が全くない画素31とみなすことができる。したがって、本実施例のように4つの画素毎に陰影32が周期的に投影される場合には、中央の画素31が、中間に位置する陰影なし画素となる。なお、奇数個画素31毎に陰影32が周期的に投影される場合には、中央に位置する箇所は2つの画素31間になるので、2つの画素31のうちいずれか1つを選択することで、その選択された画素31が、中間に位置する陰影なし画素となる。図8中では陰影なし画素を黒丸で図示する。陰影なし画素算出部43で求められた陰影なし画素を影総量算出部44や画素区分部53に送り込む。
一方、被検体Mおよびエアグリッド6のある状態でX線撮像を行う。具体的には、被検体Mおよびエアグリッド6のある状態でX線管2からX線をグリッド6およびFPD3に向けて照射して、被検体Mおよびエアグリッド6を透過したX線をFPD3の検出素子dは電気信号に変換して読み出して、電気信号に応じた画素値に変換する。そして、検出素子dの位置にそれぞれ対応した画素31に割り当てられた各画素値を並べたX線画像を出力して、撮像データ取得部51に送り込む。撮像データ取得部51は、被検体Mおよびエアグリッド6のある状態で出力されたX線画像を撮像データとして取得する。SIDが可変の場合には、ステップS1でのグリッドデータの取得のときと同様に、各々のSIDごとの撮像データを取得する。撮像データ取得部51で取得された撮像データを散乱成分除去処理部52に送り込む。
被検体Mからの散乱線の一部はエアグリッド6を通過して、エアグリッド6で除去しきれなかった散乱成分(散乱X線成分)がFPD3にまで入射される可能性がある。そこで、撮影データ取得部51で取得された撮像データのうち散乱成分を演算により散乱成分除去処理部52は除去処理する。具体的には、図9に示すように、X線量は、散乱線以外の最終的に求めるべき直接線(直接X線)の成分(直接成分)に、散乱成分が重畳している。この散乱成分を演算により除去するには、散乱成分あるいは直接成分のいずれかを求めればよい。図9中では散乱成分を右上斜線のハッチングで図示する。
Gn=Pn+Scn
Gn+1=Pn+1+Scn+1 …(3)
なお、被検体Mがアクリル平板などのように直接線の透過厚さが一定となっている場合には、各画素(n−1),n,(n+1)の直接成分Pn−1〜Pn+1は互いに等しいとして、Pn−1=Pn=Pn+1とし、各画素(n−1),n,(n+1)の散乱成分Scn−1〜Scn+1の変化は直線近似できるものとして、Scn=(Scn+1+Scn−1)/2とする条件を設定する。この条件を加えて、上記(3)式で連立方程式を解けば、未知である各成分を求めることができる。
Gn=Pn・Cpn+Scn
Gn−1=Pn−1・Cpn−1+Scn−1 …(3)´
上記(3)式と同様に、上記(3)´式からも除去処理を行うことができる。上記(3)´式の場合には、透過率も考慮して散乱成分を除去しているので、上記(3)式よりも、散乱成分をより一層正確に除去することができる。散乱成分除去処理部52で散乱成分が除去された撮像データを画素区分部53や透過率仮算出部55やX線画像取得部58に送り込む。
散乱成分除去処理部52で散乱成分が除去処理された撮像データにおける画素31のうち、陰影なし画素算出部43で求められたグリッドデータにおける陰影なし画素に対応させた画素31と、それ以外の画素31とに撮像データで画素区分部53は区分する。具体的には、図8に示すように、グリッドデータにおける陰影なし画素に対応させて、撮像データにおいても陰影32が全くない画素31を求める。撮像データにおけるその画素31を、グリッドデータにおける陰影なし画素と同様に図8中では黒丸で図示し、撮像データにおけるそれ以外の画素31を図8中では点描で図示する。また、グリッドデータにおいても、陰影なし画素以外の画素31については、ピーク位置での画素31も含めて図8中では点描で図示する。画素区分部53で区分された各画素31を画素値補間部54に送り込む。
画素区分部53で区分された画素31のうち、グリッドデータにおける陰影なし画素に対応させた画素31の画素値に基づいて、それ以外の画素31の画素値を画素値補間部54は補間する。具体的には、被検体Mが人体の場合、人体におけるX線の透過率の吸収箔6aの配置方向に関する変化が、画素31の間隔(画素ピッチ)に比較して細かくないと仮定すると、グリッドデータにおける陰影なし画素に対応させた撮像データでの画素31をつなぐように、図8のラインaに示すように、それ以外の画素31の画素値を補間する。図8中では画素値が補間された画素31を白丸で図示する。画素値補間部54で補間された画素値を透過率仮算出部55に送り込む。
散乱成分除去処理部52で散乱成分が除去処理された撮像データにおける画素31の画素値、すなわち撮像で得られた実際の画素値、および画素値補間部54で補間された画素値に基づいて、透過率仮算出部55はX線の透過率を仮に求める。撮像で得られた実際の画素値と、補間された画素値との差を吸収箔6aによるX線の遮蔽(すなわち影の量)とみなすことで、この部分でのX線の透過率を直接に推定することが可能である。
透過率仮算出部55で仮に求められた撮像データにおけるX線の透過率に対して透過率平滑化部56は平滑化する。具体的には、図10に示すように、X線の透過率を吸収箔6aの延在方向に沿って平滑化する。例えば、図10(a)に示すように吸収箔6aの延在方向に沿った所定の領域Rにおいて、その領域Rに所属する複数の透過率(図10(b)を参照)を、吸収箔6aの延在方向に沿って加算して平均をとることで、図10(c)に示すように透過率を平滑化する。なお、平滑化は、加算して平均をとる加算平均(「相加平均」とも呼ぶ)のみならず、単なる加算でもよいし、通常において用いられる平滑化であれば特に限定されない。
一方、陰影なし画素算出部43で求められた陰影なし画素、およびピーク位置算出部42で求められたピーク位置に基づいて、1つの吸収箔6a当たりの影の総量を影総量算出部44は求める。具体的には、図11に示すように、陰影なし画素およびピーク位置を含んで囲まれた領域においてX線が遮断された量は、1つの吸収箔6a当たりの影の総量とみなすことができる。陰影なし画素およびピーク位置を含んで囲まれた領域(すなわち1つの吸収箔6a当たりの影の総量)を図11中では右上斜線のハッチングで図示する。また、吸収箔6aによって遮蔽されたX線の量(影の量)を、各画素(n−1),n,(n+1)ごとにan−1,an,an+1とする。したがって、1つの吸収箔6a当たりの影の総量はan−1+an+an+1となる。影総量算出部44で求められた1つの吸収箔6a当たりの影の総量を透過率補正部57に送り込む。
図14でも述べたが、図12(a)に示すように、互いに隣接する2つの画素31に陰影32が跨って、図12(b)に示すように陰影32が変動すると、画素31上の陰影32の影の量は変化する。ただし、個々の影の量(すなわち画素31毎の影の量)は変化するが、1つの吸収箔6a当たりの影の総量でみれば、一定となるはずである。そこで、影総量算出部44で求められた1つの吸収箔6a当たりの影の総量は一定であるとの条件で、透過率平滑化部56で平滑化された撮像データにおけるX線の透過率(仮陰影プロファイル)を影の総量に基づいて透過率補正部57は補正する。具体的には、仮陰影プロファイルで得られた影の総量bn−1+bn+bn+1と、1つの吸収箔6a当たりの影の総量an−1+an+an+1が同じになるように仮陰影プロファイルを補正する。
透過率補正部57で補正されたX線の透過率、および散乱成分除去処理部52で散乱成分が除去処理された撮像データにおける画素値(撮像で得られた実際の画素値)に基づいて、陰影除去後の画素値を求め、その除去処理後の画素値を並べたX線画像を最終的な撮像データとしてX線画像取得部58は取得する。具体的には、撮像で得られた実際の画素値と、ステップS8で補正されたX線の透過率を、上記(2)式に代入して陰影除去後の画素値を求める。X線画像取得部58で取得された最終的な撮像データであるX線画像を表示部5や記憶媒体や印刷手段などに出力すればよい。
31 … 画素
32 … 陰影
41 … グリッドデータ取得部
43 … 陰影なし画素算出部
44 … 影総量算出部
51 … 撮像データ取得部
52 … 散乱成分除去処理部
53 … 画素区分部
54 … 画素値補間部
55 … 透過率仮算出部
56 … 透過率平滑化部
57 … 透過率補正部
58 … X線画像取得部
6 … グリッド
6a … 吸収箔
d … 検出素子
M … 被検体
Claims (3)
- 放射線画像を得る放射線撮像装置であって、
散乱放射線を除去する散乱放射線除去手段と、
放射線を検出する複数の検出素子が行列状に構成された放射線検出手段と
を備え、
前記散乱放射線を吸収する吸収層の配置方向が前記検出素子の行方向、列方向の少なくとも1つの方向に対して平行であり、かつ放射線を前記吸収層が吸収することによる吸収層の前記放射線検出手段への前記吸収層の陰影において、互いに隣接する陰影間の間隔が、前記放射線画像を構成する各々の画素の間隔よりも大きくなるように前記散乱放射線除去手段を構成し、
前記装置は、
被検体および前記散乱放射線除去手段のある状態での撮像データを取得する第1撮像データ取得手段と、
その第1撮像データ取得手段で取得された撮像データを前記吸収層の延在方向に沿って平滑化する撮像データ平滑化手段と、
被検体がなく前記散乱放射線除去手段のある状態でのグリッドデータを取得するグリッドデータ取得手段と、
そのグリッドデータ取得手段で取得されたグリッドデータにおける前記陰影に基づいて、陰影がない画素を求める陰影なし画素算出手段と、
その陰影なし画素算出手段で求められた陰影がない画素位置に基づいて、1つの前記吸収層当たりの影の総量を求める影総量算出手段と、
その影総量算出手段で求められた1つの吸収層当たりの影の総量から、前記撮像データ平滑化手段で平滑化された前記撮像データを前記影の総量に基づいて補正する撮像データ補正手段と、
その撮像データ補正手段で補正された撮像データ、および前記第1撮像データ取得手段で取得された前記撮像データに基づいて、陰影除去後のデータを求め、その除去後のデータを最終的な撮像データとして取得する第2撮像データ取得手段とを備えることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項1に記載の放射線撮像装置において、
前記第1撮像データ取得手段で取得された前記撮像データにおける画素のうち、前記陰影なし画素算出手段で求められた前記グリッドデータにおける前記陰影がない画素に対応させた画素と、それ以外の画素とに前記撮像データで区分する画素区分手段と、
その画素区分手段で区分された画素のうち、前記グリッドデータにおける前記陰影がない画素に対応させた画素の画素値に基づいて、それ以外の画素の画素値を補間する画素値補間手段と、
前記第1撮像データ取得手段で取得された前記撮像データにおける画素の画素値、および前記画素値補間手段で補間された画素値に基づいて、放射線の透過率を仮に求める透過率仮算出手段とを備え、
前記撮像データ平滑化手段は、前記透過率仮算出手段で仮に求められた前記撮像データにおける放射線の透過率に対して前記平滑化し、
前記撮像データ補正手段は、前記撮像データ平滑化手段で平滑化された前記撮像データにおける放射線の透過率を前記影の総量に基づいて補正し、
前記第2撮像データ取得手段は、前記撮像データ補正手段で補正された前記撮像データにおける放射線の透過率、および前記第1撮像データ取得手段で取得された前記撮像データにおける画素値に基づいて、陰影除去後の画素値を求め、その除去処理後の画素値を並べた放射線画像を最終的な撮像データとして取得することを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項1または請求項2に記載の放射線撮像装置において、
前記第1撮像データ取得手段で取得された前記撮像データのうち前記散乱放射線除去手段で除去しきれなかった散乱放射線成分を演算により除去処理する散乱成分除去処理手段を備え、
前記第2撮像データ取得手段は、前記散乱成分除去処理手段で前記散乱放射線成分が除去された前記撮像データに基づいて、前記最終的な撮像データとして取得することを特徴とする放射線撮像装置。
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